خصوصیات ساختاری و اپتیکی فیلم نیترید سیلیکون تولید شده بر روی سیلیکون توسط فرآیند کاشت یون با انرژی کم

مقدمه: تکنولوژی وارد کردن ناخالصی, یکی از فرآیندهای بسیار مهم برای نیمه رساناها به شمار می آید که از آن در ساختن وسایل و تجهیزات الکترونیکی مدرن استفاده می شود. در بهبود عملکرد وسایل ساخته شده از سیلیکون در مدارهای مجتمع و همچنین نیاز به هر چه کوچک تر شدن سایز این وسایل, روش کاشت یون مورد توجه بوده است. زیرا در روش کاشت یون مقدار ناخالصی و مکان ناخالصی در سیلیکون دقیقا مشخص می شود و امکان تکرار پذیری آن فراهم بوده و در مقایسه با روشهای دیگر روش قابل کنترلی است. در سال های اخیر توجه زیادی به ترکیبات نیتریدی می شود که از این بین می توان به برخی از ترکیبات نیتریدی از قبیل  AlNو GaN و Si3N4 اشاره کرد که در صنعت کار برد وسیعی داشته و بررسی بر روی آنها از لحاظ تئوری و تجربی ادامه دارد.هدف: در این تحقیق سطح ویفر سیلیکون در دزهای مختلف تحت بمباران یون های نیتروژن قرار گرفته و نتایج حاصل بررسی شده اند. هدف ما از انجام این تحقیق به دست آوردن مشخصه های ساختاری, الکتریکی و اپتیکی نیترید سیلیکون توسط فرآیند کاشت یون بوده است. نکته برجسته این تحقیق انرژی بسیار پایین یون های نیتروژن بکار برده شده جهت تولید نیترید سیلیکون بوده است.روش بررسی: نمونه های تک کریستالی سیلیکون نوع p به عنوان نمونه خام مورد استفاده قرار گرفتند. این نمونه ها با یون نیتروژن با انرژی 29 کیلوالکترون ولت و در چگالی جریان 100 mA/cm2 در دزهای 1016 تا 1018 یون بر سانتی مترمربع بمباران شدند. برای شناسایی و مطالعه نمونه ها از سیستم طیف سنجی عبوری و بازتابشی, تصاویر میکروسکپ نیروی اتمی, سیستم پراش اشعه ایکس و سیستم چهار پروب برای اندازه گیری مقاومت سطحی استفاده شد.نتایج: نتایج حاصله از الگوهای XRD تایید می کند که در این مقدار انرژی پرتو یونی, فرآیند کاشت ثابت شبکه را تغییر نمی دهد و این که بر ساختار مکعبی سیلیکون ساختار ارتورمبیک نیترید سیلیکون ساخته شد. افزایش دز پرتو یونی, میزان ناصافی سطح را افزایش داد و همچنین مقاومت ویژه سطوح نمونه های کاشته شده نیز به طور قابل توجهی تحت تاثیر فرآیند کاشت یون قرار گرفته و افزایشی در حدود 50% در پی داشت. نیز کاشت یون نیتروژن باعث تولید ترازهای تخریب در سیلیکون شده و گاف انرژی را افزایش داد.نتیجه گیری: نتایج حاصله تایید می کنند که برای ساخت لایه نانومتری نیترید سیلیکون ضرورتا نیازی به یونهای بسیار پرانرژی نیست. همانگونه که در این کار نیز نشان داده شده ا ست با انرژی در حدود 30 کیلو الکترون ولت نیز می توان به لایه ای از نیترید سیلیکون دست یافت. مطالعه این لایه نشان می دهد که نیترید سیلیکون تهیه شده به این روش تمام شرایط استفاده در صنایع نیمه هادی را دارا می باشد.